JP2012219888A - ギア付きシャフト - Google Patents

Abstract

【課題】シャフトの一方端の側から嵌め込んだギア及び軸受部材が抜けることを防止するナットが不要な構造にするとともに、より効率良く組み付けることができるギア付きシャフトを提供する。
【解決手段】シャフトＳと、シャフトの一方端から嵌め込まれるギア部材である第２ギアＧ２と、シャフトの一方端から嵌め込まれる軸受部材である軸受装置ＪＳ１とを備え、軸受装置が嵌め込まれる軸受嵌合部Ｓ１は、軸受装置が保持される軸受保持部Ｓ３と、軸受装置が一方端の側に抜けないようにロックする軸受ロック部Ｓ２とを有し、軸受嵌合部は一方端の側が開口した円筒状に形成されて複数のスリットＧ１Ｓによって複数の弾性部Ｇ１Ｔに分割され、各弾性部は、軸受装置が嵌め込まれて軸受ロック部に内径方向の荷重が付与されると内径方向に縮径し、軸受装置が軸受ロック部を通過すると縮径の状態から復元し、軸受装置の一方端の側に軸受ロック部を係止させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転駆動源からの回転動力を、複数のギア等を介して出力軸に伝達するギア付きシャフトに関する。

従来、例えば無段変速機を内部に備えた車両のトランスミッションでは、エンジン（回転駆動源）の回転動力を、出力軸である車軸に、減速用ギアを介して伝達している。
例えば図３に示す従来のトランスミッションの例では、回転駆動源からの回転動力はシャフトＳＥ（入力軸）に取り付けられた入力ギア歯Ｇ２Ａから第２ギア歯Ｇ２Ｂに伝達され、更に第２ギア歯Ｇ２Ｂと一体となって回転する第１ギア歯Ｇ１ＢからシャフトＳＤ（出力軸）の出力ギア歯Ｇ１Ａに伝達される。
図３の例では、第１ギア歯Ｇ１Ｂを有する第１ギアはシャフトＳＳに形成されており、第２ギア歯Ｇ２Ｂを有する第２ギアはシャフトＳＳの一方端から軸方向に（スプライン嵌合にて）嵌め込まれている。更にシャフトＳＳの一方端から軸受装置ＪＳ１が嵌め込まれた後、シャフトＳＳの一方端の端部にナットＮＴが締め付けられ、嵌め込まれた第２ギア（第２ギア歯Ｇ２Ｂを有するギア）と軸受装置ＪＳ１が抜けないように固定している。
なお、第１ギア歯Ｇ１Ｂ及び第２ギア歯Ｇ２Ｂは周知のように傾斜した形状に設定されており、エンジンの側（シャフトＳＥの側）から車輪の側（シャフトＳＤの側）に回転動力を伝達する場合は第１ギアと第２ギアが互いに近接する方向の荷重を受けるように設定されている。しかし、エンジンブレーキ利用時等、車輪の側からエンジンの側に回転動力を伝達する状態となった場合は、前記ギア歯の傾斜によって第１ギアと第２ギアが互いに離間する方向の荷重を受けるため、ナットを用いて第２ギアが抜けないように固定する必要がある（ナットで固定しないと軸受装置ＪＳ１、ＪＳ２の負荷が大きくなり、軸受装置ＪＳ１、ＪＳ２の寿命が短くなる可能性がある）。

例えば特許文献１に記載された従来技術では、特許文献１の図１２において、第２軸心ＣＬ２回りに回転する軸の右端部に、ギアや軸受装置等の抜けを防止するナットが締め付けられている。
また例えば特許文献２に記載された従来技術では、シャフトに嵌め込んだ軸受装置が抜けることを防止する構造が開示されており、シャフトに嵌め込む軸受装置と、シャフトに嵌め込む円筒状の歯部材と、前記歯部材の外周を覆う円筒状の締め付け部材（ナットに相当）と、を有している。軸受装置の内輪は軸方向に延長されて当該延長部の外周面にはねじ溝が形成されている。そして締め付け部材の内周面には前記延長部のねじ溝に対応するねじ溝が形成されている。また歯部材の一方端にはスリットが形成されて縮径可能に構成されている。そして軸受装置に隣接させて歯部材を嵌め込み、歯部材を覆うように締め付け部材を取り付け、締め付け部材をねじ込んで歯部材に内径方向の荷重を付与して縮径させてシャフトに食い込ませている。

特開２００７−１４８３号公報 特開２００９−１３８７６５号公報

特許文献１及び特許文献２に記載された従来技術では、嵌め込んだギアや軸受装置が抜けないようにするためのナット（締め付け部材）を必要としているので、ナットの締め付け作業が必要であり、非常に手間がかかる。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、シャフトの一方端の側から嵌め込んだギア及び軸受部材が抜けることを防止するナットが不要な構造にするとともに、より効率良く組み付けることができるギア付きシャフトを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るギア付きシャフトは次の手段をとる。
まず、本発明の第１の発明は、シャフトと、前記シャフトの一方端から前記シャフトの軸方向に沿って嵌め込まれる貫通孔を有するギア部材と、前記ギア部材が嵌め込まれたシャフトの一方端から前記軸方向に沿って嵌め込まれる内輪を有する軸受部材と、を備えたギア付きシャフトである。
前記シャフトの一方端における前記軸受部材が嵌め込まれる軸受嵌合部は、軸方向に沿って、前記軸受部材が嵌め込まれて保持される軸受保持部と、嵌め込まれた軸受部材が一方端の側に抜けないように係止する軸受ロック部と、を有しており、前記軸受保持部の外径は前記軸受部材の内径と同等に形成され、前記軸受ロック部の外径は前記軸受装置の内径よりも大きな外径に形成されており、前記軸受嵌合部は、一方端の側が開口した円筒状に形成されて、回転軸方向に平行な複数のスリットによって複数の弾性部に分割されている。
そして各弾性部は、前記軸受部材の嵌め込みが開始されて前記軸受ロック部に内径方向の荷重が付与されると内径方向に縮径するとともに、前記軸受部材が前記軸受ロック部を通過すると前記弾性部の弾性力にて前記縮径の状態から復元し、前記軸受部材の一方端の側に前記軸受ロック部を係止させる。

この第１の発明によれば、シャフトの一方端からギア部材を嵌め込み、更にシャフトの一方端から軸受部材の嵌め込みを開始すると、軸受部材の内周面にて弾性部の軸受ロック部を縮径し、軸受部材が軸受ロック部を通過すると、軸受部材が一方端の側に抜けないように、軸受ロック部が軸受部材に係止される。
このため、ナットが不要な構造であるとともに、手間無く、効率良く組み付けることができる。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係るギア付きシャフトであって、前記軸受保持部の前記軸受ロック部の側における回転軸方向の所定範囲には、前記軸受ロック部に近づくにつれて徐々に前記軸受保持部の外径が小さくなる傾斜部が形成されている。

この第２の発明によれば、軸受部材における軸受ロック部に対向する面と、軸受ロック部における軸受部材と対向する面と、をより確実に接触させて、より確実に軸受ロック部を軸受部材に係止させることができる。

次に、本発明の第３の発明は、上記第１または第２の発明に係るギア付きシャフトであって、前記軸受ロック部における一方端の側の面であるロック端面と、当該軸受ロック部における外周面と、の境界部には、前記ロック端面から軸方向の他方側に向かって外径が徐々に大きくなるテーパ面が形成されている。

この第３の発明によれば、テーパ面に沿って、軸受部材をより容易に嵌め込むことが可能となる。

第１ギアＧ１が形成されているシャフトＳ、第２ギアＧ２、の概略形状を説明する斜視図である。 第１ギアＧ１が形成されているシャフトＳの一方端から第２ギアＧ２、軸受装置ＪＳ１を組み付ける手順を説明する図である。 従来のトランスミッションにおいて、第１ギア歯Ｇ１Ｂを有する第１ギアが形成されたシャフトＳＳ、第２ギア歯Ｇ２Ｂを有する第２ギア、軸受装置ＪＳ１、ＪＳ２、ナットＮＴの組み付け状態を説明する図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明のギア付きシャフト１における、シャフトＳ、第２ギアＧ２の概略形状を示す斜視図と、シャフトＳの軸受嵌合部Ｓ１を回転軸ＺＳ方向から見た図（左下図）と、軸受嵌合部Ｓ１における回転軸ＺＳ方向に沿ったＡ−Ａ断面図（右下図）を示している。
また図２（Ａ）〜（Ｃ）は、第１ギアＧ１が形成されたシャフトＳに、第２ギアＧ２、軸受装置ＪＳ１、ＪＳ２を組み付ける手順の例と、軸受ロック部Ｓ２の周囲の拡大図を示している。
本実施の形態の説明では、ギア付きシャフト１は、シャフトＳ、第２ギアＧ２、軸受装置ＪＳ１、ＪＳ２にて構成されている（図２（Ｃ）参照）。
また、図１の例では第１ギア歯Ｇ１Ｂ、第２ギア歯Ｇ２Ｂを、回転軸ＺＳに平行な略図で記載しているが、実際の第１ギア歯Ｇ１Ｂ、第２ギア歯Ｇ２Ｂは、回転軸ＺＳに対して所定角度で傾斜している。
なお、第２ギアＧ２はギア部材に相当し、軸受装置ＪＳ１は軸受部材に相当している。

●［シャフトＳの形状と第２ギアＧ２の形状（図１）］
シャフトＳには、回転軸ＺＳ方向における一部に第１外径の第１ギア歯Ｇ１Ｂを有する第１ギアＧ１が形成されている。
第２ギアＧ２には、第１外径とは異なる第２外径の第２ギア歯Ｇ２Ｂが形成されている。
そしてシャフトＳの一方端から第２ギアＧ２を嵌め込むことができるように、第２ギアＧ２には円筒部が形成されて貫通孔が形成されている。そして第１ギアと第２ギアとが一体となって回転できるように、第１ギアと第２ギアの嵌合部において、第２ギアの円筒部の内周面Ｇ２Ｋとシャフトの外周面Ｇ１Ｋには、いわゆるスプライン嵌合のための溝が形成されている。

図１及び図２に示すように、シャフトＳの一方端における軸受装置ＪＳ１が嵌め込まれる個所である軸受嵌合部Ｓ１は、回転軸ＺＳ方向に沿って、軸受装置ＪＳ１が嵌め込まれて保持される軸受保持部Ｓ３と、嵌め込まれた軸受装置ＪＳ１が一方端の側に抜けないようにロックする軸受ロック部Ｓ２と、を有している。
軸受保持部Ｓ３の回転軸ＺＳ方向の長さは、軸受装置ＪＳ１の回転軸ＺＳ方向の長さと同等に形成されている。
また軸受保持部Ｓ３の外径ＲＳ３は軸受装置ＪＳ１の内径と同等に形成されており、軸受ロック部Ｓ２の外径ＲＳ２は軸受装置ＪＳ１の内径よりも大きな外径（外径ＲＳ３よりΔＨ＊２だけ大きい外径）に設定されている。

軸受嵌合部Ｓ１は、一方端の側が開口した円筒状に形成されており、回転軸ＺＳ方向に平行な複数のスリットＧ１Ｓによって複数の弾性部Ｇ１Ｔに分割されている。
なおスリットＧ１Ｓの長さは、軸受保持部Ｓ３に保持した軸受装置ＪＳ１の軸方向の途中までの長さであることが好ましいが、軸受保持部Ｓ３の軸方向の長さ全部をカバーする長さであっても良い。軸受保持部Ｓ３の軸方向の長さ全部をカバーする場合は弾性部Ｇ１Ｔがより湾曲し易いので軸受装置ＪＳ１の着脱がより容易である。軸受保持部Ｓ３の軸方向の途中までの場合は弾性部Ｇ１Ｔが湾曲しにくいので軸受装置ＪＳ１の保持力と係止力がより向上する。
各弾性部Ｇ１Ｔは、軸受装置ＪＳ１の嵌め込みが開始されて軸受ロック部Ｓ２に内径方向の荷重が付与されると、図１右下図の点線にて示すように内径方向に縮径し、外径ＲＳ３と同等の内径を有する軸受装置ＪＳ１を嵌め込むことができるようになる。また各弾性部Ｇ１Ｔは、軸受装置ＪＳ１が軸受ロック部Ｓ２を通過すると、弾性力にて縮径の状態から復元し、軸受装置ＪＳ１の一方端の側に軸受ロック部Ｓ２を係止させ、軸受装置ＪＳ１、及び第２ギアＧ２が一方端の側に抜けないようにロックする。
なお、軸受装置ＪＳ１は、シャフトＳの一方端から軸方向に沿って、軸受ロック部Ｓ２を経由して軸受保持部Ｓ３に嵌め込まれる内輪ＪＳＮ（図２（Ｃ）参照）を備えている。

●［ギア付きシャフト１の組み付け手順（図２）］
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、シャフトＳ、第２ギアＧ２、軸受装置ＪＳ１、ＪＳ２を組み付けてギア付きシャフト１を製造する手順の例を説明する図である。
なお図２（Ａ）〜（Ｃ）は回転軸ＺＳ方向に沿った断面図を示している。

最初のステップでは、図２（Ａ）に示すように、他方端の側に軸受装置ＪＳ２が嵌め込まれたシャフトＳの一方端の側から第２ギアＧ２を嵌め込む。
なお図２（Ａ）〜（Ｃ）の例では、図２（Ａ）にてシャフトＳの他方端に軸受装置ＪＳ２が圧入されている例を記載しているが、軸受装置ＪＳ２は図２（Ａ）〜（Ｃ）のいずれのステップで圧入されても良い。
次のステップでは、図２（Ｂ）に示すように、シャフトＳの一方端の側から、軸受装置ＪＳ１を、軸受ロック部Ｓ２を通過するまで嵌め込む。
なお、図２（Ｃ）は、組み付けが終わったギア付きシャフト１を示している。

また図１右下図、及び図２（Ｃ）の拡大図に示すように、軸受保持部Ｓ３の軸受ロック部Ｓ２の側における回転軸ＺＳ方向の所定範囲Ｓ４には、軸受ロック部Ｓ２に近づくにつれて徐々に軸受保持部Ｓ３の外径が小さくなる傾斜部が形成されて隙間Ｇ１Ｕが形成されている。
この隙間Ｇ１Ｕにより、図２（Ｃ）の拡大図に示すように、軸受装置ＪＳ１の内輪ＪＳＮのＲ部Ｒ２の径のほうが、軸受ロック部Ｓ２と軸受保持部Ｓ３の境界部のＲ部Ｒ１の径よりも小さい、等の場合であっても、軸受装置ＪＳ１の軸受端面ＪＳＭと、軸受ロック部Ｓ２の係止端面Ｇ１Ｍと、をより確実に接触させることができる。なお、軸受端面ＪＳＭは軸受装置ＪＳ１の内輪ＪＳＮにおける回転軸ＺＳに直交する面であって軸受ロック部Ｓ２に対向する面であり、係止端面Ｇ１Ｍは軸受ロック部Ｓ２における回転軸ＺＳに直交する面であって軸受装置ＪＳ１に対向する面である。
これにより、より確実に軸受ロック部Ｓ２を軸受装置ＪＳ１に係止させることができる。なお、軸受装置ＪＳ１と軸受ロック部Ｓ２との係止接触面Ｍについて、図２（Ｃ）における係止接触面Ｍの径方向の長さΔＬが１［ｍｍ］以上であることが好ましく、隙間Ｇ１Ｕを形成することで、確実にこの長さを確保することができる。

また図１の右下図に示すように、軸受ロック部Ｓ２における回転軸ＺＳに直交する面であって一方端の側の面であるロック端面Ｇ１Ｃと、軸受ロック部Ｓ２の外周面Ｇ１Ｄと、の境界部には、ロック端面Ｇ１Ｃから回転軸ＺＳ方向（他方端の側）に向かって外径が徐々に大きくなるテーパ面Ｇ１Ｆが形成されている。
そして、ロック端面Ｇ１Ｃの外径は、軸受装置ＪＳ１の内径よりも小さく設定されているので、テーパ面Ｇ１Ｆに沿って軸受装置ＪＳ１をより容易に嵌め込むことができる。

以上、本実施の形態にて説明したギア付きシャフト１は、ナットのネジ溝及びナットが不要であるので、ナットの締め付け作業が不要であり、軸受装置ＪＳ１を嵌め込むだけでよいので、組み付け作業が容易であり、且つ作業時間を短縮化することができる。

本発明のギア付きシャフト１は、本実施の形態で説明した外観、構成、構造、形状等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
本発明のギア付きシャフト１は、車両のトランスミッションに限定されず、回転駆動源からの回転動力を出力軸に伝達する種々のギア付きシャフトに適用することができる。
また本実施の形態の説明では、軸受装置ＪＳ１、ＪＳ２の例として、円錐ころと外輪と内輪とを備えた円錐ころ軸受を記載したが、円錐ころを有する軸受装置に限定されず、円環状の内輪を有する軸受装置であれば良い。
また本実施の形態の図２の例では、シャフトＳの中心部が貫通孔となってシャフトＳの全体が円筒状である例を記載したが、少なくとも軸受嵌合部Ｓ１が円筒状であればよい。
また本実施の形態の説明では、弾性部Ｇ１Ｔを４個に分割する例を示したが、４個に限定されず、２個以上に分割されていれば良い。
また本実施の形態の説明では、隙間Ｇ１Ｕ、テーパ面Ｇ１Ｆを形成した例を説明したが、これらは省略しても良い。

１ ギア付きシャフト
Ｇ１Ｂ 第１ギア歯
Ｇ１Ｓ スリット
Ｇ１Ｔ 弾性部
Ｇ１Ｃ ロック端面
Ｇ１Ｄ 外周面
Ｇ１Ｆ テーパ面
Ｇ１Ｍ 係止端面
Ｇ１Ｕ 隙間
Ｇ２ 第２ギア
Ｇ２Ｂ 第２ギア歯
ＪＳ１、ＪＳ２ 軸受装置
Ｍ 係止接触面
Ｓ シャフト
Ｓ１ 軸受嵌合部
Ｓ２ 軸受ロック部
Ｓ３ 軸受保持部
Ｓ４ 所定範囲
ＺＳ 回転軸

Claims (3)

1. シャフトと、
   前記シャフトの一方端から前記シャフトの軸方向に沿って嵌め込まれる貫通孔を有するギア部材と、
   前記ギア部材が嵌め込まれたシャフトの一方端から前記軸方向に沿って嵌め込まれる内輪を有する軸受部材と、を備えたギア付きシャフトにおいて、
   前記シャフトの一方端における前記軸受部材が嵌め込まれる軸受嵌合部は、軸方向に沿って、前記軸受部材が嵌め込まれて保持される軸受保持部と、嵌め込まれた軸受部材が一方端の側に抜けないように係止する軸受ロック部と、を有しており、
   前記軸受保持部の外径は前記軸受部材の内径と同等に形成され、前記軸受ロック部の外径は前記軸受装置の内径よりも大きな外径に形成されており、
   前記軸受嵌合部は、一方端の側が開口した円筒状に形成されて、回転軸方向に平行な複数のスリットによって複数の弾性部に分割されており、
   各弾性部は、前記軸受部材の嵌め込みが開始されて前記軸受ロック部に内径方向の荷重が付与されると内径方向に縮径するとともに、前記軸受部材が前記軸受ロック部を通過すると前記弾性部の弾性力にて前記縮径の状態から復元し、前記軸受部材の一方端の側に前記軸受ロック部を係止させる、
   ギア付きシャフト。
2. 請求項１に記載のギア付きシャフトであって、
   前記軸受保持部の前記軸受ロック部の側における回転軸方向の所定範囲には、前記軸受ロック部に近づくにつれて徐々に前記軸受保持部の外径が小さくなる傾斜部が形成されている、
   ギア付きシャフト。
3. 請求項１または２に記載のギア付きシャフトであって、
   前記軸受ロック部における一方端の側の面であるロック端面と、当該軸受ロック部における外周面と、の境界部には、前記ロック端面から軸方向の他方側に向かって外径が徐々に大きくなるテーパ面が形成されている、
   ギア付きシャフト。
   
   

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